Joomla Software solutions Template

Payday loan

Технология за производство на хранителни  растителни масла

Още в дълбока древност за добив на растителни масла са били използвани семената и плодовете на някои растения като: соята, сусама, лена, сафлора, маслината, мака и конопа. В България са се отглеждали главно:сусам, орехи, лен, мак и коноп, а след първата Световна война и слънчоглед.

През 1947г. са национализирани 409 броя маслодобивни и маслопреработващи предприятия, от които 307 броя са дребни и през 1953г. се закриват. През годините на народната власт производството на растителни масла се конценрира, модернизира и влизат в действие 5 модерни маслоекстракционни заводи в Стара Загора, Бургас, Добрич, Провадия  и Полски Тръмбеш. В Костинброд е внедрена и непрекъснатата инсталация за осапунване на мазнини и инсталация за производство на прахообразни миещи средства. Разшири се и продължава да се разширява силноскладовото стопанство. Задачите, които стоят пред маслосапуневата промишленост, са: увеличаване производството на растителни масла, на растителни хранителни протеини ротове за животновъдство, достига на по-висок рандеман на маслата, дълбочинна  обработка на комплексна механизация и автоматизация на производствените процеси и разширяване и обновяване на асортимента.

Суровини за производство на хранителни растителни масла

Във всички плодове и семена на растенията се съдържат растителни мазнини. Но в повечето от тях те са в незначителни количества. Растенията, чиито плодове или семена имат високо маслено съдържание се използват за добив на растителни масла и се наричат маслодайни. Маслодайните растения се делят на едногодишни (тревисти) и многогодишни (дървовидни или храстовидни). Към тревистите се отнасят: слънчогледът, памукът, сусамът, ленът, конопът, соята и др.

Растителните мазнини се делят на две друпи според агрегатното си състояние –твърди и течни. Към твърдите  мазнини се отнасят: кокосовото  и палмовоядковото. От своя страна течните растителни масла се делят на несъхливи (маслиново, фъстъчено, сусамово, памучно) и др.

Основна маслодайна суровина за нашата страна е слънчогледовото семе. Тя се състои  от плодова обвивка ( 19-25 % от масата на семената), семенна обивка ( 1-4 % ), семедели и зародиш. Междуплодовата и семенна има въздушно пространство. Плодовата обвивка е съставена главно от целулоза, ето защо преди добиването на маслото  тя се отделя от ядките. Основното количество масло се съдържа  в клетките на семеделите. В слънчогледовото семе се съдържат 40-54, 9 % масло, до 17 % протеин, до 14 % целулоза, до 3, 3 % пепел и до 0,9 %  фитин. Съществуват високодобивни и високомаслени сортове слънчоглед, съдържащи 43-55% масло. В нашата страна нови високомаслени сортове слънчоглед се селекционират в НИИ по слънчогледа в Добрич. В слънчогледовото  олио се съдържат мастните кисилини: линолова, олеонова, палмитинова, стеаринова, архидинова и миристинова. То се характеризира с отлични вкусови качества, ето защо се използва  главно за хранителни цели. Втвърденото (хидрогенирано) слънчогледово масло се използва за прозводство на маргарин, шоколадови изделия и др.  Но може да се влага и при произдодство на сапун.

Слънчогледовият шрот съдържа 45-47% белтъчини, ето защо представлява ценен фураж, слънчогледовите люспи се използват за горене или след хидролиза за производство на восъци. От слънчогледовите пити, съдържащи 5-10 % протеин и 20-27 % пектин, може да се произведе пектин. Също така могат да се използват директно за фураж или след хидролиза за производство на фуражни дрожди.

Почистването на маслодайните семена подобрява условията на съхраняване, а фракционирането разрешава първо преработването на дребната фракция зърна, което предотвратява влошаването на качеството и по време на съхраняване и има определен икономически ефект. Въпреки очевидните предимства на калиблирането, в нашата страна то все още не се практикува.

Подготовка на маслодайните семена за преработка

Подготовката на маслодайните семена  включват операциите:  олющване, смилане и изпичане на мливото.

Олющването  на маслодайните семена. Олющванетосе налага, тъй като плодовите и семнни обвивки съдържат малко количество масло и голямо количество целулоза и др. вещества, влошащи качествато на маслото. При преработването на олющени семена с по-ниско съдържание на люспа се получават повече и по-качествено малсо и шрот и по-добре се използва техниката, тъй като се повишава нейната производителност и се предотвратява износването й . Ако се намали съдържанието на люспа в олющеното слънчогледово семе  от 8%   на 3% , производителносттта на форпресите и екстракторите се увеличава с 10%.

Маслодайните семена се олющват по различни методи: чрез удар при слънчогледовото семе, чрез разрязняване или разкъсване при памучното семе, чрез  притискане на семената между  въртящи се валове при соево и рициново семе, чрез триене на семената по грапавата  повърхност при конопеното семе и чрез други методи. Степента  на олющване зависи от влажността на семената, от тяхната едрина, степента на зрялост и сортовите особености. Едрите напълно узрели слънчогледови  семена с влажност 6-8% се олющват по-лесно в сравнение с дребните и с по-висока влажност семена.

За олющването на слънчогледовото семе се използват барабани и центробежни лющачни машини. В България се работи с баррабанни лющачни агрегати  АЛС-60, с производителност 80 t.  на денонощие. Агрегатът е българско производство. В него вседствие многократното удрене слънчогледовото семе не само се олющва, но и частично  се натрошава ( от 15%) и сеполучава маслен прах. В ситово-сепарационна секция на агрегата се отделят люспа и неолющените семена. Последните се връщат за повторно олющване, а слънчогледовата люспа се използва за горене. При  нормална работа на лющачния агрегат в олющените семена остават до 9 % люспи.

Смилане на олющените семена. Смилането на маслодайните семена цели максимално разрушаване на клетъчната обвивка на мастните клетки, което улеснява извличането на маслото от тях. При добро смилане на мливото след  пресуването се извличат до 85 % от маслото. Останалото в неразкъсаните клетки масло се извлича по-трудно. Степента на смилане е различна за различните видове семена. Трябва да се има предвид и това, че много финно смилане намалява порозрачността  на мливото и затруднява както пресуването, така и екстракцията. При смилането се подлагат на различни видове деформация – смачкване, стриване, разкъсване и др.

За смилането на маслото на маслодайните семена се използват еднофритни, двуфритни или петвалцови мелнични машини с глатки или рифеловани валове. Същите  машини се използват и за смилане на експелера ( кюспето) преди подлагането  му на ексракция. Най-често за смилането на слънчогледовото семе се използва петвалцови машини с разположени вертикално един над  друг 5 вала, притиснати един към друг с пружина.  Петвалцовата мелница има редица предимсатва пред останалите млечни машини: в нея семената се подлагат на 4 кратно  смилане, получава се  качествено мливо с разрушени  до 80 % от клетките, машината заема по малка площ, а масата на валовете, благодарение на вертикалното им разположение увеличават постепенно налягането при смилането. Степента на смилането се контролира чрез пресяване на мливото  през сито  с диаметър на  отворите 1 mm.

Счита се, че смилането е добре,  когато  се получава пресовка в количество 60 % от масата на мливото. Най-добре е  да се провежда при влага на слънчогледовото семе 11-12%  и температура 20-25% . Смилането се затрупва от високото съдържание на люспа.

При повишаване на температурата на мливото и при многократно увеличената му след смилането повърност се създават условия за широк достъп на въздух  и за протичането на интезивни химични и това налага бързото преработване  на мливото – практически без съхранение.

Изпичане (влаготоплинна обработка на мливото).  Независимо от прилаганите методи за извличане на маслото мливото задължително се подлага на изпичане – обработка с вода и топлина за определено време. Влагатоплинната обработка цели намаляване визкозитета и повърхностното напрежение на маслото, агрегиране на частиците на мливото и отделянето на маслото във вид на капчици.

Извличане на маслото чрез пресуване

Обикновено пресуването с последващо екстрахиране на експелера се прилага при маслодайни суровини, съдържащи над 20 % масло. Пресуването представлява въздействие върху мливото с налягане в специални преси, от отворите на които маслото изтича, а останалите твърди частици образуват брикети-експелер. При упражняването на по-високо налягане при пресуването се получава по-висок добив масло и в експелера остава по-малко количество масло. В маслодобиването се използват три варианта: пресуване в преси за предварително пресуване с последващо екстрахиране на маслото от експелера; пресуване в преси за еднократно окончателно пресуване; пресуване в преси за предварително пресуване и провеждане на второ окончателно пресуване.

v                          Първият вариант се прилага при високомаслени суровини (слънчогледово семе, коприна и др.).

Пресите за предварително пресуване (форпресите) са шнекови и работят при мек режим (25 МPа и температура на мливото 75-105C). Целта при предварително пресуване е да се извлекат до 85 % от съдържащо се в мливото масло, а останалото количество 15-18 %  масло, а останалото количество 15-18 % масло в експелера да се извлече чрез екстракция. Тази схема за сега е широко  разпостранена в световна маслодобивна промишленост, тъй като се получава висококачествено пресово масло и сравнително ниско маслен експелер. В нашата страна големите маслодобивни заводи също работят по тази схема. Шнековете форпреси -  се състои от шнеков вал, монтиран и въртящ  се в заерен цилиндър. Последният е съставен от пластини, между които има отвори за изтичане на маслото. Шнековият вал едновременно пресува, транспортира мливото и изхвърля експелера от заера. Освен обикновените шнекови форпреси са конструирани  и пресово-гранулаторни агрегати, от които експелера излиза във вид на гранули.

Полученото чрез предварително пресуване маслото съдържа от 2 до 13 %  механични преси, които се отделят чрез прецеждане през вибрационно сито, чрез утаяване в механичен утаител, филтриране във филтър преси или центрофугиране и филтриране. Полученият от форпресите експелер се натрушава в шнек, който го отвежда в двучифтна валцова мелница с рифеловани валове за смилане. Мливото се подлага на повторна влоготоплинна обработка при 70C  за 15 минути, след което се дораздробява във валц с гладки валове. Готовото мливо се отправя в екстрактор за екстрахиране на маслото.

При добиването на маслото до – втори вариант чрез еднократно окончателно пресуване мливото излиза от печките с по-висока температура (115-125C) и постъпва в шнекови преси за окончатевлно пресуване, наречени експелери. По конструкция са аналогични на форпресите, но имат по-малък диаметър, по-малка дълбочина, по малка произведителност, но развиват по-голямо налягане (70 МPа). Извличането на маслото при тях е по-пълно, екпелерът съдържа до 6 % масло и се използва директно за фураж, тъй като е икономически неизгодно да се подлага на екстракция.  Тази схема се изпозва все оше в малки маслодобивни предприятия, неразполагащи с екстракционна уредба. В нашата страна се работи с експелерен агрегат, състоящ се от триетажен пекач и шнекова преса.

v                          При  третият вариант мливото се подлага на пресуване във форпреси, а полученият експелер се пресува повторно в преси за окончателно пресуване. Тази схема за двукратно пресуване цели извличане  на 50 % от съдържащото пресуване да се извърши след разработване, смилане и изпичане на експелера при по-твърд режим 120-125C.

По време на пресуването високото налягане води до повишаване температурата на мливото  и до влошаване качеството на маслото. Повишаването температурата на мливото при форпресуването е по-незначително в сравнение с пресуването в експелери и качеството на маслото е по-високо. Ето защо от трите варианта за добив на маслото чрез пресуване най-ефективен е първият – форпресуване – екстракция. Факторите, които осигуряват увеличаване добива на маслото от мливото при пресуването му с шнекови преси са: оптимална едро смилане, оптимални режими за изпичане, непрекъснато и равномерно захранване на заера, оптимални обороти на шнековия  вал и поддържането на пресите в изправност и регулиране производителността на пресите така, че експелерът да излиза с допустима масленост.

Извличане на маслото чрез екстракция

Понастоящем екстракционният метод е най-ефеиктивен. Основните му предимства пред класическия пресов метод са: увеличения добив на масло, намаления разход на енергия и труд и повишеното качество на добитото масло и шрот. Методът се основава на разтворимостта на маслата в непопулярни органични разтворители (бензин, хексан, и др.) В шрота след екстракция остава около 1 %  масло. В Русия и в други страни се правят успешни опити за директно екстрахиране на високомаслени семена и се счита, че медодът е перспективен и ще измести пресовия.

Подготовката на суровините за екстрахиране включва първоначално грубо смилане на семената на валц с рифеловани валове, изпичане при 70 C за min  и окончателно смилане на валц с гладки валове. Екстракцията се разглежда като дифузионен процес. Съществува молекулярна и конвективна дифузия. При молекулярната дифузия молекулите на маслото преминават от мливото в растворителя, т.е. от място с по-голяма концентрация. Скоростта на дифузията е право пропорционална на температура, на разликата в концентрацията на маслото в мливото и в разтворителя на размера на допирната повърхност на маслото с разтворителя и обратно пропорционална на размера на маслените молекули.

Маслата се  разделят в следните разтворители: хексан, бензин, бензол, дихлоретан,  „свръхритичен” въглероден диоксид и др. Най-широко приложение в практика намират екстракционния бензин и техническия хексан, което се дължи на обстоятелството, че са по-евтини в сравнение с другите, не кородират апаратурата и имат добра разтваряща способност. За сега в нашите екстракционни заводи се използва екстракционен бензин, тъй като е по-евтин от техническия хексан, но последният разтваря по-малко примеси и в бъдеще ше измести бензина.

Най-новото научно-техническото постижение в областта на екстракцията е заменянето на традиционните органични разтворители (бензин, хексан) със „свръхкритичен” въглероден диоксид. Под подналягане от 0.35 Mpa и температура 50 C най-критичния въглероден диоксид предтавлява течнисост, която абсорбора маслото и в това състояние се нарича „свръхкритичен”. Предимствата на новия разтворител са следните: той е по-евтин и достъпен, тъй като се получава при редица ферментационни процеси; добитото масло не съдържа слизести вещества, което разрушава съкращаването на операция за обезслизяване; въглеродния диоксид е инертен газ и не е токсичен, леснозапалим и зривоопасен като бензина и хексана; разходът на енергия при него е 2 пъти по малък в сравнение с използването на хексана; чрез замяна на хексана и бензина ще се направи икономия на петролни продукти. Единствената трудност за внедряването на екстракцията с въглероден диоксид е голямата стойност на съораженията и инсталациите, които за сегане са перспективни. Въпреки това се счита, че методът ще се наложи в пактиката, тъй като ежедневните разходи ще бъдат по малки в сравнение с тези при инсталации с хексан. Усилени научни изследвания в тази област се провеждат в Япония, Сащ, Канада и др. старани.

Съществуват три метода  за промишлена екстракция по непрекъснатия способ: чрез потапяне на мливото в движеща се в противоток мисцела и промиването му с чист разтворител; чрез многократно оросяване на движещото се по лента мливо с мисцела и накрая с чист разтворител; смесен метод чрез първоначално омокряне на материала с концентрирана мисцела с последващо многократно оросяване с мисцела и накрая с чист бензин.

За трите метода са конструирани и съответни екстрактори. Екстрахирането на маслото чрез потапяне се осъществява в модернизиран шнеков екстрактор НД-1250, произведен в ГДР. С този екстрактор са съоражени масло екстрактор, маслоекстракционните заводи в ГДР, Русия и и България. Състои се от три цилиндрични колони – две вертикални  една свързваща ги хоризонтална . В колоните се вяртят самостоятелни три перфорирани шнека, осигуряващи предвижването на мливото  и подобряващи  циркулацията на мисцелата. Мливото постъпва в горния край на първата колона, потапя се декантатора и с помоща на шнек се придвижва на долу. Декантаторът е монтиран за събиране на движещата се в противоток мисцела, напускаща екстрактора в мястото за захранването му с мливо. Хоризонталният шнек е къс и служи за прехвърляне на мливото от захранващата в екстракционна колона, в която мливото се движи отдолу нагоре. В горния край на екстракционната колона мливото се оросява с чист разтворител при температура 55-62 %, изцежда се от разтворителя и като шрот напуска екстрактора. В шрота се съдържа масло и разтворител в количество около 1,5 %. Разтворителят се отделя от шрота в тостер или шнекови изпарители.

Екстрахирането на маслото в екстрактори, работещи по метода на многократното оросяване се провежда в екстрактори, производство на различни фирми. Екстракторът Де Смет е белгийско производство  на фирма със същото име и представлява корпус с правоъгълно сечене, в който се движи хоризонтална перфорирана метална лента. Лентата има три участъка – за оросяване на свежото мливо с концентрирана мисцела, за оросяване с чист разтворител и участък за изцеждане на разтворителя. В Русия е внесен екстрактор Де Смет с производителност 400 t слънчогледово семе на денонощие. Екстракторите, работещи по метода на многократно оросяване имат следните предимства пред тези, работещи по метода на потапянето: работи  се с по-малко количество разтворител и се получава по-концентрирана мисцела с маслено съдържание до 25 % ; мисцелата се самофилтрира, преминавайки през мливото и е по-чиста; могат да се екстрахират високомаслени материали. Недостатъците са същите екстрактори са: нисък коефициент на използване обема на екстрактора ( до 25% ) ; възможност за образуване на взриопасни смеси и сложна циркулационна система на разтворителя и на мисцелата.

Обработла на мисцелата и шрота

Мисцелата се състои от масло, разтворител и твърди частици от екстрахираната суровина. Обработката й цели отделянето на твърдите частици и на разтворителя от маслото.

Почистване на мисцела от твърди частици. В мисцелата се съдържат от 0,4 до 1, 0 % твърди частици. Последните следва да се отсранят , за да не затрудняват следващата обработка – отстраняването на разтворителя чрез дестилация и да не влошават качеството на маслото. Дестилацията на непочистена мисцела води до запенване и загуба на маслото с пяната, до повишаване цветността и киселинносто число на маслото и до увеличаване разхода на енергия за дестилацията.

Методите за почистване на мисцелата от твърди частици са: утаяване, центрофигиране и филтриране. Утаяването в периодично действуващи утаители трае 20 h, ето защо в производство се използват непрекъснато  действуващи утаители за отделяне само на едрите и тежките примеси. Утайките се отправят за повторно екстрахиране на маслото.

Отделянето на твърдите частици от мисцелата чрез центрофугиране не е намерило широко практическо приложение.Центрофугирането на мисцелата може да се проведе в центрофуги с плътна стена, филтриращи центрофуги и хидроциклони. В практиката по-голямо  приложение намират хидроциклоните, свързани с батерия, при които се отделят до 40  % от примесите при еднократно пропускане и до 80 % при трикратно пропускане.

Филтрирането на мисцелата е един от най-распостранените методи за почистването й от твърди частици. Използват се различни по конструкция филтри, оборудвани с филтрираща материя памучна тъкан или синтетична такава. Филтрите, работещи със синтетична тъкан са по-производителни и практични, тъй като тъканта не взаимодействува с водата и не набъбва както се наблюдава при памучната тъкан. Върху филтриращата материя се образува утайка от твърди частици, която служи като допълнителен филтриращ слой. Периодически филтрите се почистват от  утайките и последните се оправят за екстрахиране. Филтрите могат да бъдат патронни, ротационни дискови и дискови. Недостатъците на патронните филтри са периодичното им действие и разхода на повече труд. С ротационните дискови филтри мисцелата се почиства добре от механични примеси.

Дестилация на мисцелата. Дестилацияата е процес на отделяне на леснолетливия разтворител чрез нагряване на мисцелата до температура на кипене на разтворителя. Преди дестилацията мисцелата се загрява до 60-70 С. Нагряването на мисцелата се осъществява индиректно с наситена пара и директно с прегрята пара. Обикновено дестилацията се провежда в два или три стадия в отделни дестилатори.

По време на дестилацията се наблюдават и нежелателни изменения на някои съставки на мисцелата, които влошават качеството на маслото. Висококачествено екстракционно масло се получава при пълно отдестилиране на разтворителя, при минимална крайна температура на дестилация, при минимална продължителност на дестилация, при ограничаване достъпа на въздух и провеждането на  процеса в атмосфера от инертен газ. Минимална продължителност имаме при дестилация на мисцелата чрез разпръскване или тънък слой. Дестилацията, проведена под вакуум или с директна водна пара, протича при по-ниски температури. Стремежът е по време на дестилацията в дестилаторите температурите на  кипене на мисцелата да не превишава 100 С. Това се постига като първият етап от дестилацията се провежда с индиректна пара, а вторият с директна пара под вакуум. Окончателният етап от дестилацията протича по ефективно в условията на вакуум, тъй като се намаляват енергийните разходи. Разтворителят се кондензира, рекуперира и използва отново. С по нататъшното концентриране на маслопреработващите предприятия ще се търсят и нови перспективно методи   за отделяне на разтворителя като например дестилация в затворен поток.

Отделяне на разтворителя от шрота. В шрота се съдържат 25-40 %  разтворител с маслено съдържание 1,0 – 1,5 % и влага и в това състояние той е негоден за фураж. Отстраняването на разтворителя от шрота се провежда основно чрез дестилация и в редки случаи се практикува предварително пресуване на шрота. Целта на дестилацията е максимално пълно отделяне на разтворителя, което се постига при по-висока температура на загряване на шрота. В съшото време не бива да се пропуска настъпването на пълна денатурация на белтъчните вещества в шрота. Тъй като това снижава фуражната му стойност. Топлинната дестилация на разтворителя има и положителни страни, понеже води до денатурация на термолабилните нехранителни и токсични вещества в шрота от соя, памучно семе и др. Процесът дестилация  се интензифицира чрез прилагането на пряка пара в условията на вакуум и чрез разбъркване на шрота.

Дестилацията може да се проведе в три варианта: в слой от шрот, който се подлага на разбъркване, в полуразпръскванато състояние на шрота и в разпръснато състояние. По първия вариант дестилацията се провежда в специални етажни изпарители-тостери, където шрота се загрява с индиректна   и директна пара. Шротът се загрява постепенно, преминавайки последователно от горе надолу през всички 10 етажа. В тостерите качеството на шрота се запазва добро, не се получава голямо количество прах и от там и загубите са по-ниски и бензинът се отстранява доста успешно. В обработения шрот остава незначително количество разтворител (0,005 %).

Дестилацията в полуразпръснато състояние на шрота се провежда в шнекови изпарители, където също се използва пряка и индиректна пара, но е възможно прегряване на шрота и влошаване на неговото качество. Провеждането на дестилацията под вакуум интензифицира процеса. Шнековите изпарители се изместват от тостерите.

Моделът за дестилация нс разтворителя от шрот в разпръснато състояние се осъществява в специални апарати, където шротът се транспортира от загряти до 140-160  С пари на разтворителя, циркулиращи в затворена система. В сепаратор се отделят парите на разтворителя и обработения шрот. Дестилацията протича много бързо и практически не е възможно протичанетона нежелателни процеси в шрота, но в обработения шрот остава бензин над попустимите граници. Това налага подлагането му на допълнителна обработка в условията на вакуум или с пряка пара. Вариантът е перспективен и е вреден в някои заводи на  Русия.

Обработения шрот се кондиционира по отношение на температура, влага и съдържание на разтворител. При постъпване за съхраняване оптималната влажност на шрота е 7- 9 %. допустимата концентрация на разтворител е до 0,1 % и допустимата температура не повече от 40 С, а през летния период с 5 С по-висока от температурата на въздуха.

Шротът може да се обогати с липиди и да се подложи на гранулиране. Обогатяването повишава хранителната му стойност като фураж, а гранулирането облекчава транспорта, съхраняването, намалява загубите от прах и опасността от образуването на взривоопасни смеси. За обогатяването на шрота от памучно семе се използват липиди, с което се постигаи алкално инактивиране на токсичното багрило вещество госипол. Слънчогледовият шрот се обогатява с фосфатидна емулсия. Обикновено шротовете се съхраняват в насипно състояние в силозни или етажни складове.